FRP约束混凝土轴心受压性能的试验研究和理论分析

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FRP约束混凝土具有承载力高、变形性能好和施工方便等优点,建筑效果和经济效果良好,是发展前景广阔的一种结构形式。随着我国经济和建设事业的不断发展,FRP约束混凝土的应用必将日益增多。因此,寻求合理的FRP约束混凝土设计方法显得尤为突出和重要。本文主要研究了纤维布约束钢筋混凝土的轴心受压性能,确定了纤维布约束钢筋混凝土轴心受压时的材料本构模型、单元类型和有限元模型,运用ANSYS程序计算了纤维布约束钢筋混凝土轴心受压时在不同加固参数条件下的极限承载力。计算结果表明,该加固方法能有效地约束钢筋混凝土的横向变形,对提高钢筋混凝土的极限承载力和延性有明显的效果;同时,本文详细分析了纤维布种类、加固层数、加固间距、混凝土强度等级和几何尺寸对加固效果的影响,确定出了纤维布约束混凝土的最优加固层数和最优加固间距。通过对试验结果、有限元程序计算模拟及加固机理的分析拟合出了FRP约束钢筋混凝土的应力—应变关系模型。将试验结果和有限元计算结果进行了对比分析,有限元计算结果和试验结果基本相吻合,这说明所选择的有限元模型是合理的,可以较好的预测FRP约束混凝土方柱的受力性能,可利用有限元分析结果对FRP加固柱构件的受力性能和加固机理进行深入分析,这对于减少试验工作量,获取更多可靠数据等都具有重要的意义。此外,本文还对FRP约束混凝土柱轴心受压的承载力简化计算公式进行了推导。将公式计算结果和试验数据进行对比,发现本公式计算结果和试验结果吻合良好,且偏于安全,计算方便,可供工程技术人员在FRP加固钢筋混凝土柱设计时参考。
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